JP2003279248A - 過熱蒸気を用いた多重効用的乾燥方法 - Google Patents

過熱蒸気を用いた多重効用的乾燥方法

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JP2003279248A
JP2003279248A JP2002082782A JP2002082782A JP2003279248A JP 2003279248 A JP2003279248 A JP 2003279248A JP 2002082782 A JP2002082782 A JP 2002082782A JP 2002082782 A JP2002082782 A JP 2002082782A JP 2003279248 A JP2003279248 A JP 2003279248A
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dried
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atmospheric pressure
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Masato Shibata
正人 柴田
Yasuhiro Sugimura
康浩 杉村
Masaaki Nakamura
正秋 中村
Yoshiyuki Bando
芳行 坂東
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SHOKUHIN KIKAI KAIHATSU KK
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SHOKUHIN KIKAI KAIHATSU KK
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Abstract

(57)【要約】 【課題】乾燥工程で排出する蒸気を乾燥に幾度も繰り返
し使用する多重効用的乾燥方法を提供すること 【解決手段】上記課題を解決する本発明の乾燥装置図1
は、モーター直結のプロペラファン及びヒーターを乾燥
室内に設置し循環する過熱蒸気によって乾燥で発生する
排蒸気を回収し、その排蒸気を熱源として再利用する乾
燥室を2室以上組み合わせることで構成した多重効用的
乾燥機

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明が属する技術分野】この発明は、過熱蒸気を用い
て食品残さや鶏糞や下水汚泥などの乾燥において、乾燥
行程から排出される排蒸気を乾燥熱源に繰り返し利用す
る多重効用的乾燥方法に関する。
【0002】
【従来の技術】高温で蒸発した蒸気を低温側での蒸発エ
ネルギーに繰り返し使用する蒸気の多重効用的利用は液
体の濃縮にはよく用いられるが、乾燥には用いられてい
ない。最も新しい乾燥関係の専門書における文献(省エ
ネルギー技術実践シリーズ「空気予熱器」、監修者 遠
藤幸平、(財)省エネルギーセンター(昭和61年2月
28日)),(化学工学編:最近の化学工学52 乾燥
工学の進展、p28〜34,93〜103 (200
0,11,15)),(改訂「乾燥装置」,p109、
久保田濃監修,省エネルギーセンター(1995,1
0,12))においても、多重効用的乾燥の実例は示さ
れておらず、直火熱風方式では排ガスに含まれる空気の
ため熱回収のための熱交換器が蒸気のみの場合に比べ8
〜10倍の大きさが必要なことおよび排ガス中に同伴す
る粉塵対策に注意すべきことと簡単な方式を示している
のみで、実施可能な方式は示していない。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】乾燥や濃縮で発生した
蒸気の蒸発潜熱を幾度も乾燥や濃縮に利用する多重効用
的方法は省エネルギーのメリットが大きい。しかしその
省エネルギーのメリットは装置及び真空維持等の運転コ
ストより大きいことが必要である。
【0004】
【課題を解決するための手段】コストの低減には乾燥物
への熱供給が容易なこと、排蒸気に空気が流入しないこ
と、排蒸気からの熱回収が低コストで行えること、真空
の維持が容易なこと等が肝要である。本発明は、特許第
3043723号の技術を用い、乾燥物への熱供給及び
空気の混入しない排蒸気の回収を容易に行い、さらに新
しい発明を加味することによって、低コストで製作及び
運転可能な多重効用的乾燥装置の開発を進めることにあ
る。
【0005】請求項1に係る発明においては、上記技術
課題を解決するため、乾燥室と、その乾燥室内に設置さ
れた電動機モーターの回転軸に直結されたプロペラファ
ンからなる室内気体循環プロペラファンと、その室内気
体循環プロペラファンによって循環される前記乾燥室内
の空気及び被乾燥物から発生する水蒸気を加熱する手段
と、前記乾燥室の排気口に設けられる乾燥室内の気圧を
所定の気圧に保つ排気ファンと、前記乾燥室内の温度を
120℃以下の温度に保つ温度制御手段とを有する乾燥
室を単位として、上記乾燥室を2個以上設け、乾燥室か
ら排気される排蒸気を乾燥の熱源に繰り返し利用する方
式の多重効用的乾燥方法を創出した。この発明は、上記
構成により、低電力で大風量が得られるプロペラファン
を用いた過熱水蒸気の対流により乾燥が可能となること
と、ファン用モーターを室内に設置することによる乾燥
室壁面の回転軸が貫通する孔構造の削減による乾燥室の
密閉性の高度化により、乾燥物から発生する水分が空気
を含まない水蒸気として容易に回収でき、かつその性能
維持が容易となり、その蒸気が低温側の乾燥熱源に低コ
ストで利用することを可能とする。
【0006】さらに請求項2に係る発明においては、同
一試料の乾燥を連続的に行う方法であって、上記多重効
用的乾燥方法を用いた装置において、被乾燥物が各乾燥
室間を移動するための導通管を設け、その導通管は前段
の仕切弁と試料貯留室と後段の仕切弁で構成され、各乾
燥室間をこの導通管で連結された多重効用的乾燥方法を
創出した。
【0007】多重効用的乾燥では乾燥室間を圧力変動な
く容易に被乾燥物が移動できることが要求される。本発
明は、弁の構造を真空に適した弁構造にすることによっ
て、弁を介して被乾燥物が移動するときの乾燥室間の気
体の移動を少なくし、乾燥室の所定温度および所定圧力
維持を可能とする。本発明によって真空の維持が容易と
なりかつ同一試料の連続処理が可能となる。
【0008】さらに請求項3に係る発明においては、上
記乾燥室の加熱手段として乾燥室の高温側から排出され
る排蒸気を用いた熱交換器の他に、乾燥装置系外からの
熱源を加熱手段として付加した装置を併用する乾燥方法
を構成することにより、回収蒸気の供給量に律速される
ことなく、各乾燥室の乾燥能力を最大限に維持すること
を可能とすることを提供する。
【0009】
【発明の実施の形態】次に、請求項1の本発明を具現化
した本実施形態の多重効用乾燥機の構造について、図1
を参照して説明する。図1は本実施形態の構造を模式的
に示す構成図である。図1に示されるように、本実施形
態の多重効用乾燥機は、乾燥室1,2,3の室数3室か
ら構成されている。各乾燥室1,2,3への被乾燥試料
の供給は投入サイロ4,5,6より被乾燥物投入弁7,
8,9を介して、乾燥室内に設置されたコンベア10,
11,12上に供給される。乾燥室は電動機モーターの
回転軸に直結されたプロペラファン13,14,15か
らなるファンと、ヒーター16,17,18と、排気口
に設けられる乾燥室内の気圧を所定の気圧に保つ排気フ
ァン19,20,21と、凝縮水貯留タンク33,3
4,35と真空ポンプ36,37,38と前記乾燥室内
の温度を120℃以下の温度に保つ温度制御手段22,
23,24と、乾燥室内気体を循環するファン39,4
0,41によって構成及び維持され、乾燥した試料は被
乾燥物排出弁25,26,27によって排出サイロ4
2,43,44に取り出される。乾燥室1の熱源はボイ
ラー45から蒸気によって供給される。乾燥室2への熱
供給は乾燥室1から発生する排蒸気をダクト28を介し
て熱交換器17により行われる。乾燥室3への熱供給は
同様、乾燥室2からの排蒸気をダクト29を介して熱交
換器18により行われる。乾燥室3から発生する排蒸気
はダクト30を介して熱交換器31に供給され、外気を
利用した冷却ファン32によって凝縮水に減容しドレン
回収タンク35に回収される。乾燥室の真空度は排気フ
ァン19,20,21及び真空ポンプ36,37,38
によって維持される。ただし、真空ポンプ36は乾燥室
1の真空度がほぼ大気圧と同等であるため、大気圧に対
して+100pa〜−100paの圧力が維持できる排
気ファンを真空ポンプとしてしてもよい。
【0010】乾燥室1,2,3それぞれの温度は乾燥速
度の推進力に関係する因子、即ち真空度で決定される沸
点との温度差と、過熱蒸気の循環速度、被乾燥物表面
積、堆積厚さ、粒度等によって決定される。
【0011】これら乾燥室1,2,3の温度は乾燥室ご
とで異なるため、異なった品質のものが得られる。乾燥
温度により品質が影響を受けるものについては、適した
処理温度の乾燥室を選択する。この場合は請求項2に示
す連続式乾燥方法は適さない。
【0012】図1の乾燥室数は3室で示してあるが、そ
れ以上の数の選択を限定するものではない。
【0013】また、図中の被乾燥物の状態図をベルトコ
ンベアで示してあるが、ベルトコンベア上に攪拌機を設
けて攪拌あるいは粉砕しつつ乾燥すること、コンベアを
振動コンベアあるいはロータリーキルン方式で輸送及び
攪拌を行うことは本発明の応用の一例である。
【0014】図2は同一被乾燥試料を連続的に処理する
方式を提供する。本実施形態の多重効用的乾燥機の構造
について、図2を参照して説明する。図2は本実施形態
の構造を模式的に示す構成図である。図2に示されるよ
うに、本実施形態の多重効用的乾燥機は、乾燥室51,
52,53の3室で構成される。被乾燥物はサイロ54
から被乾燥物投入弁55を介してコンベア56に供給さ
れる。
【0015】乾燥室は電動機モーターの回転軸に直結さ
れたヒーター用及び乾燥室内気体循環用プロペラファン
57及び58と、ヒーター59と、排気口に設けられる
乾燥室内の気圧を所定の気圧に保つ排気ファン60と、
乾燥物から発生する排蒸気を冷却し凝縮水として回収す
るためのダクト61,冷却ファン62、熱交換器63,
ドレン回収タンク64、真空ポンプ87に連結した圧力
制御弁65で構成される。
【0016】乾燥室51で処理された被乾燥物は乾燥室
52と連結された仕切弁66を介してコンベア67へ供
給される。乾燥室52は電動機モーターの回転軸に直結
されたヒーター用及び乾燥室内気体循環用プロペラファ
ン68及び69と、ヒーター70と、乾燥室51のヒー
ター59へ供給するダクト72と、ドレン回収タンク7
3,真空ポンプ87に連結した圧力制御弁74で構成さ
れる。
【0017】乾燥室52で処理された被乾燥物は乾燥室
53と連結された仕切弁75を介してコンベア76へ供
給される。乾燥室53は電動機モーターの回転軸に直結
されたヒーター用及び乾燥室内気体循環用プロペラファ
ン77及び78と、ヒーター79で構成される。乾燥室
53で処理された被乾燥物は排出弁84を介して排出サ
イロ85へ排出される。熱交換器79で利用する熱源は
ボイラー86から供給される。乾燥室51.52.53
の真空度は圧力制御弁65.74.83に連結された真
空ポンプ87の排気によって維持される。
【0018】図3は図1の構成の乾燥装置において乾燥
室2.3の各々に各乾燥室ごとの補助ヒーターを加味し
た構成を示す。乾燥室2に補助ヒーター91及び補助フ
ァン93を設置し、乾燥室2の乾燥能力に対して熱源が
不足するときにこれらが作動するようにする。同じく乾
燥室3に補助ヒーター92及び94を設置する。乾燥室
1には補助ヒーターは必要としない。
【0019】図4は図2の構成乾燥装置において乾燥室
51,52それぞれに補助ヒーター101,102,及
びファン103,104を設置した構成を示す。この場
合も図3の場合と同様乾燥室53には補助ヒーターは必
要としない。図3及び図4の構成において、乾燥室53
で発生した排蒸気以上の熱量は乾燥室52へは供給され
ない。乾燥室51は乾燥室52で発生する蒸気以上は供
給されない。乾燥速度は被乾燥物の粒度、表面構造、粘
度その他多くの条件によって影響を受けるため乾燥室5
1.52,53共に同じ蒸発速度を維持することは困難
である。本発明はこのような供給熱量不足による乾燥速
度の律速原因を除き、乾燥装置全体としての乾燥速度を
維持するのに有効である。
【0020】図1,2,3,4に示した乾燥装置は乾燥
室数を各3室で示したが、この部屋数はそれ以上の個数
に限定されるものではない。
【0021】また、乾燥室2内に設置するファン14,
40,93はファンのどれか1台で兼用することを妨げ
るものではない。乾燥室3についても同様である。
【0022】
【実施例】図1に示す乾燥装置により、乾燥室が3室の
場合のエネルギー利用効率を求めたところ、下記に示す
条件において、2.67倍の利用効率が得られた。運転条件
は以下の通りである。 第1室の条件は 圧力1atm 蒸発温度100.0℃ 投入熱
源温度120℃ 第2室の条件は 圧力0.68atm蒸発温度89.2℃ 投入熱
源温度104.9℃ 第3室の条件は 圧力0.5atm 蒸発温度82.0℃ 投入熱
源温度93.1℃ で蒸発効率E=2.67(熱源蒸気1kg投入に対し2.67kgの
水分が乾燥できる)であった。
【0023】
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る請求項1の構成の一実施形態の構
造を模式的に示す。
【図2】本発明に係る請求項2の構成の一実施形態の構
造を模式的に示す。
【図3】本発明に係る請求項3の構成の一実施形態の構
造を模式的に示す。
【図4】本発明に係る請求項3の構成の一実施形態の構
造を模式的に示す。
【符号の説明】
1,2,3,51,52,53 乾燥室 4,5,6,54 投入サイロ 7,8,9,55 被乾燥物投入弁 10,11,12,56,67,76 コンベア 13,14,15,39,40,41,93,94 循
環プロペラファン 16,17,18,59,70,79 ヒーター 19,20,21,60,71,80 排気ファン 22,23,24 温度制御機構 25,26,27,84 被乾燥物排出弁 28,29,30,61,72,81 ダクト 31,63 冷却用熱交換器 32,62 冷却ファン 33,34,35,64,73,82 ドレン回収タン
ク 36,37,38,87,A 真空ポンプ 42,43,44,85. 排出サイロ 91,92,101,102 補助ヒーター 103,104 補助ヒーター
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) F26B 21/00 B09B 3/00 303M 21/02 ZAB (72)発明者 坂東 芳行 愛知県名古屋市千種区不老町 名古屋大学 大学院工学部分子化学工学科内 Fターム(参考) 3L113 AC05 AC07 AC24 AC35 BA37 BA38 DA02 4D004 AA02 AA04 AB01 AC04 BA04 CA22 CA42 CB04 CB05 CB31 DA02 DA06 DA07 4D059 AA03 AA07 BD11 BD19 BD32 CA01 CC02 EB08 EB10

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 乾燥室と、その乾燥室内に設置された電
    動機モーターの回転軸に直結されたプロペラファンから
    なる室内気体循環プロペラファンと、その室内気体循環
    プロペラファンによって循環される前記乾燥室内の空気
    及び被乾燥物から発生する水蒸気を加熱する手段と、前
    記乾燥室の排気口に設けられる乾燥室内の気圧を所定の
    気圧に保つ排気ファンと、前記乾燥室内の温度を120
    ℃以下の温度に保つ温度制御手段と、大気圧下にあるホ
    ッパーから乾燥室へ被乾燥物を供給する配管部及び乾燥
    室から被乾燥物を大気圧下にあるホッパーに排出する配
    管部に仕切弁を設け、この仕切弁は前段の仕切弁と、中
    間の試料貯留空間と、試料貯留空間内空気脱気機構と、
    後段の仕切弁とで構成した上記乾燥室を2室以上設け、
    乾燥室から排気される排蒸気を乾燥の熱源に繰り返し利
    用する方式の多重効用的乾燥方法
  2. 【請求項2】 請求項1に示す多重効用的乾燥方法を用
    いた装置において、被乾燥物が各乾燥室間を移動するた
    めの導通管を設け、その導通管は前段の仕切弁と試料貯
    留室と後段の仕切弁で構成され、各乾燥室間をこの導通
    管で連結した多重効用的乾燥方法
  3. 【請求項3】 上記乾燥室の加熱手段として乾燥室の高
    温側から排出される排蒸気を用いた熱交換器の他に、乾
    燥装置系外からの熱源を加熱手段として付加した乾燥方
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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006200250A (ja) * 2005-01-21 2006-08-03 Okumura Corp 泥土圧シールド工法における泥土処理方法
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CN106172906A (zh) * 2016-07-12 2016-12-07 青岛科技大学 一种多斗式茶叶烘干机

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